JP2021190190A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】氷点下始動時に燃料電池の性能が低下することを抑制することができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】車両に搭載されて用いられる燃料電池システムであって、燃料電池と、前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給部と、前記燃料電池の燃料極から排出された燃料オフガスを回収する回収流路と、前記回収流路に配置され、前記燃料オフガスを気液に分離する気液分離器と、前記気液分離器と接続され、分離後の液水を排水するための排水弁を有する排水流路と、前記排水流路の傾斜角を測定する傾斜センサと、前記反応ガスの流量を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記燃料電池の発電停止時に、前記傾斜センサが測定した前記排水流路の傾斜角が所定の閾値以上である場合に、前記燃料ガスのガス圧が所定の第１のガス圧から当該第１のガス圧よりも小さい所定の第２のガス圧になるまで減圧しながら掃気することを特徴とする。【選択図】図３

Description

本開示は、燃料電池システムに関する。

燃料電池（ＦＣ）は、複数の単セル（以下、セルと記載する場合がある）を積層した燃料電池スタック（以下、単にスタックと記載する場合がある）に、燃料ガスとしての水素（Ｈ_２）と酸化剤ガスとしての酸素（Ｏ_２）との電気化学反応によって電気エネルギーを取り出す発電装置である。なお、以下では、燃料ガスや酸化剤ガスを、特に区別することなく単に「反応ガス」あるいは「ガス」と呼ぶ場合もある。
この燃料電池の単セルは、通常、膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、必要に応じて当該膜電極接合体の両面を挟持する２枚のセパレータにより構成される。
膜電極接合体は、プロトン（Ｈ^＋）伝導性を有する固体高分子型電解質膜（以下、単に「電解質膜」とも呼ぶ）の両面に、それぞれ、触媒層及びガス拡散層が順に形成された構造を有している。そのため、膜電極接合体は、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）と称される場合がある。
セパレータは、通常、ガス拡散層に接する面に反応ガスの流路としての溝が形成された構造を有している。なお、このセパレータは発電した電気の集電体としても機能する。
燃料電池の燃料極（アノード）では、ガス流路及びガス拡散層から供給される水素が触媒層の触媒作用によりプロトン化し、電解質膜を通過して酸化剤極（カソード）へと移動する。同時に生成した電子は、外部回路を通って仕事をし、カソードへと移動する。カソードに供給される酸素は、カソード上でプロトンおよび電子と反応し、水を生成する。
生成した水は、電解質膜に適度な湿度を与え、余剰な水はガス拡散層を透過して、系外へと排出される。

燃料電池車両（以下車両と記載する場合がある）に車載されて用いられる燃料電池システムに関して種々の研究がなされている。
例えば特許文献１では、移動体に搭載されている燃料電池の排水性を高める燃料電池システムが開示されている。

また、特許文献２では、傾斜角度が大きくなるに応じて、掃気量を増加させる燃料電池システムが開示されている。

また、特許文献３では、排出弁が開放される際に、水素循環ポンプの入口の圧力を大気圧よりも高くし、アノード排ガスを十分に排出することができる燃料電池システムが開示されている。

特開２０１６−０９６０５８号公報 特開２００８−０５３０８６号公報 特開２０１８−０５５８７２号公報

従来技術では、排水流路の出口が重力方向上側に向く傾斜である場合、且つ、傾斜がかなり大きい場合、大流量でガスを掃気しても気液分離器底部の水を取りきることができず、ガスの掃気により気液分離器底部の水が波立ったりすることで、少量の水滴が常に排水弁側に移動するような状態になり、排水弁の水滴が除去できず、氷点下時に当該水滴が凍結すると、燃料電池の氷点下始動時に燃料電池の性能が低下する可能性がある。

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、氷点下始動時に燃料電池の性能が低下することを抑制することができる燃料電池システムを提供することを主目的とする。

本開示においては、車両に搭載されて用いられる燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記燃料電池の燃料極から排出された燃料オフガスを回収する回収流路と、
前記回収流路に配置され、前記燃料オフガスを気液に分離する気液分離器と、
前記気液分離器と接続され、分離後の液水を排水するための排水弁を有する排水流路と、
前記排水流路の傾斜角を測定する傾斜センサと、
前記反応ガスの流量を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記燃料電池の発電停止時に、前記傾斜センサが測定した前記排水流路の傾斜角が所定の閾値以上である場合に、前記燃料ガスのガス圧が所定の第１のガス圧から当該第１のガス圧よりも小さい所定の第２のガス圧になるまで減圧しながら掃気することを特徴とする燃料電池システムを提供する。

本開示の燃料電池システムによれば、最初に高い圧力で掃気して気液分離器の貯水量をある程度減らし、その後減圧して小さなガス流量で掃気していくことで、気液分離器底部に水がある程度残っていても、底部の水を波立たせたり移動させたりすることなく、排水弁周辺の水分を中心に掃気することができるため、氷点下始動時に排水弁周辺の水分が凍結することを抑制し、燃料電池の氷点下始動時に燃料電池の性能が低下することを抑制することができる。

車両傾斜時の気液分離器と排水弁と排水流路の一例を示す模式図である。 本開示の燃料電池システムの一例を示す概略構成図である。 本開示の燃料電池システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。

本開示においては、車両に搭載されて用いられる燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記燃料電池の燃料極から排出された燃料オフガスを回収する回収流路と、
前記回収流路に配置され、前記燃料オフガスを気液に分離する気液分離器と、
前記気液分離器と接続され、分離後の液水を排水するための排水弁を有する排水流路と、
前記排水流路の傾斜角を測定する傾斜センサと、
前記反応ガスの流量を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記燃料電池の発電停止時に、前記傾斜センサが測定した前記排水流路の傾斜角が所定の閾値以上である場合に、前記燃料ガスのガス圧が所定の第１のガス圧から当該第１のガス圧よりも小さい所定の第２のガス圧になるまで減圧しながら掃気することを特徴とする燃料電池システムを提供する。

排水弁（排気排水弁等を含む）表面の液水を掃気するためには、予め気液分離器内を十分排水した後、燃料ガス（水素等）等の反応ガスの圧力を高めた上で排水弁を開閉し、排水弁表面の液水を掃気する必要がある。
図１は、車両傾斜時の気液分離器と排水弁と排水流路の一例を示す模式図である。
排水流路の出口が重力方向上側に向く傾斜である場合、例えば、排水弁が気液分離器底部に対して上方となる車両傾斜時は、掃気能力（ガス流量増加等）を増加させるが、傾斜角度が大きい場合、ガスの流量を増加させても気液分離器内の貯水が十分に排水できず、排水弁掃気時に貯水が排水弁に移動し続けるために、排水弁表面の液水の掃気ができず、氷点下では排水弁表面の液水の一部が凍結する可能性がある。また、気液分離器内の貯水を完全に掃気しようとするとガスの排気量が増え、燃費の大幅な悪化や掃気時間の冗長化が発生する。
そこで、本開示では、排水弁が気液分離器底部に対して上方となる車両傾斜時は減圧しながら排水弁表面の液水を掃気する。最初に高い圧力で極力、気液分離器内の貯水量を減らし、その後減圧していくことで、気液分離器内の貯水を排水弁に移動させずに、排水弁表面の液水を効率的に掃気することができ、排水弁が次回氷点下始動時に凍結せず作動する。これにより、氷点下始動時に燃料電池の性能が低下することを抑制し、さらに、燃費の向上、掃気時間の短縮等を図ることができる。
従来技術では、車両の傾斜が大きいときは、ガス流量を多くして強引に掃気することが多いが、本開示では、車両の傾斜角が所定の閾値以上のときは気液分離器内の底部の貯水の完全な廃水は行わず、最初に高い圧力で気液分離器内の貯水をある程度排水した後は、減圧していくことで、気液分離器内の底部の貯水を波立たせない程度のガス圧で排水弁の凍結に影響のある排水弁や排水流路の液水を除去することを主に想定している。

図２は、本開示の燃料電池システムの一例を示す概略構成図である。
図２に示す燃料電池システム１００は、燃料電池１１と、循環流路１２と、気液分離器２０と、排水流路２１と、排水弁２２と、燃料ガス供給部３０と、燃料ガス供給流路３１と、酸化剤ガス供給部４０と、酸化剤ガス供給流路４１と、酸化剤ガス排出流路４２と、制御部５０と、合流流路５１と、掃気弁５２と、傾斜センサ６０と、を備える。
気液分離器２０、排水弁２２、燃料ガス供給部３０、酸化剤ガス供給部４０、傾斜センサ６０は、それぞれ制御部５０と電気的に接続され、傾斜センサ６０が検出した排水流路２１の傾斜角を制御部５０が取得し、制御部５０は当該傾斜角に基づいて、燃料ガス供給部３０及び／又は酸化剤ガス供給部４０を制御する。

本開示の燃料電池システムは、少なくとも燃料電池と、反応ガス供給部と、回収流路と、気液分離器と、排水流路と、制御部と、傾斜センサと、を有する。

本開示の燃料電池システムは、通常、駆動源を電動機（モータ）とする燃料電池車両に搭載されて用いられる。
また、本開示の燃料電池システムは、二次電池の電力でも走行可能な車両に搭載されて用いられてもよい。
電動機は、特に限定されず、従来公知の駆動モータであってもよい。

燃料電池は、燃料電池の単セルを複数積層した燃料電池スタックであってもよい。
単セルの積層数は特に限定されず、例えば、２〜数百個であってもよく、２〜２００個であってもよい。
燃料電池スタックは、単セルの積層方向の両端にエンドプレートを備えていてもよい。
燃料電池の単セルは、少なくとも酸化剤極、電解質膜、及び、燃料極を含む膜電極接合体を備え、必要に応じて当該膜電極接合体の両面を挟持する２枚のセパレータを備えてもよい。

セパレータは、ガス拡散層に接する面に反応ガス流路を有していてもよい。また、セパレータは、ガス拡散層に接する面とは反対側の面に燃料電池の温度を一定に保つための冷媒流路を有していてもよい。
セパレータは、反応ガス及び冷媒を単セルの積層方向に流通させるための供給孔及び排出孔を有していてもよい。
供給孔は、燃料ガス供給孔、酸化剤ガス供給孔、及び、冷媒供給孔等が挙げられる。
排出孔は、燃料ガス排出孔、酸化剤ガス排出孔、及び、冷媒排出孔等が挙げられる。
セパレータは、ガス不透過の導電性部材等であってもよい。導電性部材としては、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン、及び、プレス成形した金属（例えば、鉄、アルミニウム、及び、ステンレス等）板等であってもよい。また、セパレータが集電機能を備えるものであってもよい。
燃料電池スタックは、各供給孔が連通した入口マニホールド、及び、各排出孔が連通した出口マニホールド等のマニホールドを有していてもよい。
入口マニホールドは、アノード入口マニホールド、カソード入口マニホールド、及び、冷媒入口マニホールド等が挙げられる。
出口マニホールドは、アノード出口マニホールド、カソード出口マニホールド、及び、冷媒出口マニホールド等が挙げられる。

酸化剤極は、酸化剤極触媒層及びガス拡散層を含む。
燃料極は、燃料極触媒層及びガス拡散層を含む。
酸化剤極触媒層及び燃料極触媒層は、例えば、電気化学反応を促進する触媒金属、プロトン伝導性を有する電解質、及び、電子伝導性を有するカーボン粒子等を備えていてもよい。
触媒金属としては、例えば、白金（Ｐｔ）、及び、Ｐｔと他の金属とから成る合金（例えばコバルト、及び、ニッケル等を混合したＰｔ合金）等を用いることができる。
電解質としては、フッ素系樹脂等であってもよい。フッ素系樹脂としては、例えば、ナフィオン溶液等を用いてもよい。
上記触媒金属はカーボン粒子上に担持されており、各触媒層では、触媒金属を担持したカーボン粒子（触媒粒子）と電解質とが混在していてもよい。
触媒金属を担持するためのカーボン粒子（担持用カーボン粒子）は、例えば、一般に市販されているカーボン粒子（カーボン粉末）を加熱処理することにより自身の撥水性が高められた撥水化カーボン粒子等を用いてもよい。

ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材等であってもよい。
導電性部材としては、例えば、カーボンクロス、及びカーボンペーパー等のカーボン多孔質体、並びに、金属メッシュ、及び、発泡金属などの金属多孔質体等が挙げられる。

電解質膜は、固体高分子電解質膜であってもよい。固体高分子電解質膜としては、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜等のフッ素系電解質膜、及び、炭化水素系電解質膜等が挙げられる。電解質膜としては、例えば、ナフィオン膜（デュポン社製）等であってもよい。

燃料電池システムは、燃料電池の電極に反応ガスを供給する反応ガス供給部を有していてもよい。
反応ガス供給部は、燃料電池に反応ガスを供給する。
反応ガスは、燃料ガス及び酸化剤ガスを含む概念である。
反応ガス供給部としては、燃料ガス供給部及び酸化剤ガス供給部等が挙げられ、燃料電池システムは、これらの供給部のいずれか一方を有していてもよく、これらの供給部の両方を有していてもよい。

燃料電池システムは、燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部を有していてもよい。
燃料ガスは、主に水素を含有するガスであり、例えば、水素ガスであってもよい。
燃料ガス供給部としては、例えば、燃料タンク等が挙げられ、具体的には、液体水素タンク、圧縮水素タンク等が挙げられる。

燃料電池システムは、燃料ガス供給流路を備えていてもよい。
燃料ガス供給流路は、燃料電池と燃料ガス供給部を接続し、燃料ガスの燃料ガス供給部からの燃料電池の燃料極への供給を可能にする。

燃料電池システムは、回収流路を備えていてもよい。
回収流路は、燃料電池の燃料極から排出された燃料オフガスを回収する。
回収流路は、循環流路であってもよく、燃料オフガス排出流路であってもよい。
循環流路は、燃料電池の燃料極から排出された燃料オフガスを回収し、循環ガスとして燃料電池の燃料極に戻すことを可能にする。
燃料オフガスは、燃料極において未反応のまま通過した燃料ガス、酸化剤極で生成した生成水が燃料極に到達した水分、及び、掃気時に燃料極に供給されてもよい酸化剤ガス等を含む。

燃料電池システムは、必要に応じて、循環流路上に循環ガスの流量を調整する水素ポンプ等の循環用ポンプ、及び、エジェクタ等を備えていてもよい。
循環用ポンプは、制御部と電気的に接続され、制御部によって循環用ポンプの駆動のオン・オフ及び回転数等を制御されることにより、循環ガスの流量を調整してもよい。
エジェクタは、例えば、燃料ガス供給流路と循環流路の合流部に配置され、燃料ガスと循環ガスとを含む混合ガスを燃料電池の燃料極に供給する。エジェクタとしては、従来公知のエジェクタを採用することができる。

気液分離器は、燃料オフガスを気液に分離する。
気液分離器は、不純物を除去するフィルタを有していてもよい。フィルタは、気液分離器において、流入口と流出口との間に配置されていてもよい。フィルタは、従来公知のフィルタを用いることができる。
気液分離器は、回収流路に配置されていてもよい。

排水流路は、気液分離器と接続され、分離後の液（液水）を排水するための排水弁を有する。
排水弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって排水弁の開閉を制御されることにより、液水の排水量を調整してもよい。
排水弁は、液水を排水し、且つ、燃料オフガスを系外に排気する排気排水弁であってもよい。
排水流路は、気液分離器によって回収流路から分岐されていてもよい。
気液分離器において、燃料オフガス中から分離された水分は、排水弁の開放によって排出してもよい。

燃料電池システムは、燃料オフガス排出部を備えていてもよい。
燃料オフガス排出部は、燃料オフガスを外部（系外）に排出することを可能にする。なお、外部とは、燃料電池システムの外部であってもよく、車両の外部であってもよい。
燃料オフガス排出部は、燃料オフガス排出弁を備えていてもよく、必要に応じ、燃料オフガス排出流路をさらに備えていてもよい。
燃料オフガス排出弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって燃料オフガス排出弁の開閉を制御されることにより、燃料オフガスの排出流量を調整してもよい。
燃料オフガス排出流路は、例えば、回収流路であってもよく、循環流路から分岐されていてもよく、燃料オフガス中の水素濃度が低くなりすぎた場合に当該燃料オフガスを外部に排出可能にする。

燃料電池システムは、酸化剤ガス供給部、酸化剤ガス供給流路、及び、酸化剤ガス排出流路を備えていてもよい。
酸化剤ガス供給部は、少なくとも燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する。
酸化剤ガス供給部としては、例えば、エアコンプレッサー等を用いることができる。エアコンプレッサーは、制御部からの制御信号に従って駆動され、酸化剤ガスを燃料電池のカソード側（酸化剤極、カソード入口マニホールド等）に導入する。
酸化剤ガス供給流路は、酸化剤ガス供給部と燃料電池を接続し、酸化剤ガス供給部から燃料電池の酸化剤極への酸化剤ガスの供給を可能にする。
酸化剤ガスは、酸素含有ガスであり、空気、乾燥空気、及び、純酸素等であってもよい。
酸化剤ガス排出流路は、燃料電池の酸化剤極からの酸化剤ガスの排出を可能にする。
酸化剤ガス排出流路には、酸化剤ガス圧力調整弁が設けられていてもよい。
酸化剤ガス圧力調整弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって酸化剤ガス圧力調整弁が開弁されることにより、反応済みのカソードオフガスを酸化剤ガス排出流路から排出する。また、酸化剤ガス圧力調整弁の開度を調整することにより、酸化剤極に供給される酸化剤ガス圧力（カソード圧力）を調整することができる。

また、燃料ガス供給流路と酸化剤ガス供給流路は合流流路を介して接続されていてもよい。合流流路には掃気弁が設けられていてもよい。
掃気弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって掃気弁が開弁されることにより、酸化剤ガス供給部の酸化剤ガスを掃気ガスとして燃料ガス供給流路内に流入させるようになっていてもよい。
掃気に用いられる掃気ガスは、反応ガスであってもよく、反応ガスは、燃料ガスであってもよく、酸化剤ガスであってもよく、これらの両方のガスを含む混合反応ガスであってもよい。

燃料電池システムは、燃料電池の冷却系として、冷媒供給部、及び、冷媒循環流路を備えていてもよい。
冷媒循環流路は、燃料電池に設けられる冷媒供給孔及び冷媒排出孔に連通し、冷媒供給部から供給される冷媒を燃料電池内外で循環させ、燃料電池の冷却を可能にする。
冷媒供給部は、例えば、冷却水ポンプ等が挙げられる。
冷媒循環流路には、冷却水の熱を放熱するラジエータが設けられていてもよい。
冷却水（冷媒）としては、低温時の凍結を防止するために例えばエチレングリコールと水との混合溶液を用いることができる。

燃料電池システムは、二次電池を備えていてもよい。
二次電池（バッテリ）は、充放電可能なものであればよく、例えば、ニッケル水素二次電池、及び、リチウムイオン二次電池等の従来公知の二次電池が挙げられる。また、二次電池は、電気二重層コンデンサ等の蓄電素子を含むものであってもよい。二次電池は、複数個を直列に接続した構成であってもよい。二次電池は、電動機及びエアコンプレッサー等の酸化剤ガス供給部等に電力を供給する。二次電池は、車両の外部の電源、例えば、家庭用電源から充電可能になっていてもよい。二次電池は、燃料電池の出力により充電されてもよい。
燃料電池システムは、バッテリを電源とする補機類を備えていてもよい。
補機類としては、例えば車両の照明機器、及び、空調機器等が挙げられる。
制御部は、二次電池の充放電を制御してもよい。

傾斜センサは、排水流路の傾斜角を測定する。
傾斜センサは、制御部に接続されていてもよい。制御部は、傾斜センサの出力により排水流路の傾斜角を検知できるようになっていてもよい。傾斜角度は、例えば、３°以上、５°以上、１０°以上、１５°以上、２０°以上、２５°以上、３０°以上、３５°以上等が考えられる。
排水流路の傾斜角は、排水流路の出口が重力方向上側に向く傾斜である場合を正の傾斜角としてもよく、排水流路の出口が重力方向下側に向く傾斜である場合を負の傾斜角としてもよい。排水流路は一例として直線状となっている場合が挙げられる。

制御部は、燃料電池システムを制御し、少なくとも反応ガスの流量を制御する。
制御部は、気液分離器、排水弁、燃料オフガス排出弁、酸化剤ガス圧力調整弁、掃気弁、燃料ガス供給部、酸化剤ガス供給部、二次電池、傾斜センサ等と入出力インターフェースを介して接続されていてもよい。
制御部は、物理的には、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算処理装置と、ＣＰＵで処理される制御プログラム及び制御データ等を記憶するＲＯＭ（リードオンリーメモリー）、並びに、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）等の記憶装置と、入出力インターフェースとを有するものである。また、制御部は、例えば、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）等の制御装置であってもよい。
制御部は、車両に搭載されていてもよいイグニッションスイッチと電気的に接続されていてもよい。制御部はイグニッションスイッチが切られていても外部電源により動作可能である。

図３は、本開示の燃料電池システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。なお、本開示は、必ずしも本典型例のみに限定されるものではない。

（１）傾斜角の測定
イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り換わって（ＩＧ−ＯＦＦ）、制御部に運転停止信号が入力されると、制御部は、燃料ガス供給部からの燃料極への燃料ガスの供給を停止することによって燃料電池の発電を停止する。
傾斜センサは、燃料電池の発電停止時に、排水流路の傾斜角を測定し、傾斜に応じた信号が出力されても良い。
排水流路の傾斜角は、例えば、排水流路出口の傾斜角であってもよいし、排水弁の傾斜角であってもよい。燃料電池システムが車両に搭載されている場合は、排水流路の傾斜角は、車両が水平に停止している状態を基準とした場合の当該車両の傾斜角とみなしてもよい。
（２）傾斜角が所定の閾値以上であるか否かの判断
制御部は、傾斜センサが測定した排水流路の傾斜角が所定の閾値以上である場合には、前記燃料ガスのガス圧が所定の第１のガス圧から当該第１のガス圧よりも小さい所定の第２のガス圧になるまで減圧しながら掃気する。
一方、制御部は、傾斜センサが測定した排水流路の傾斜角が所定の閾値未満である場合には、制御を終了してもよい。
ガス圧は所定の時間ごとに段階的に減圧してもよく、経時的に常に減圧させても良い。
第１のガス圧は、第２のガス圧よりも大きければ特に限定されず、燃費及び掃気時間等を考慮して適宜設定することができる。
第２のガス圧は、第１のガス圧よりも小さければ特に限定されず、例えば、予め気液分離器の底部に存在する貯水が排水流路、排水弁に移動しないガス圧と、排水流路の傾斜角との相関関係を示すデータ群を用意し、当該データ群から、燃費及び掃気時間等を考慮して適宜設定することができる。
ガス圧の制御方法は特に限定されず、従来公知の方法を採用することができ、例えば、燃料ガス供給部からの燃料ガスの供給流量を制御してもよいし、循環流路に設けた水素ポンプの回転数を調整することにより循環ガス流量を制御してもよいし、酸化剤ガス供給部からの酸化剤ガスの供給流量を制御してもよいし、燃料オフガス排出弁の開度を制御してもよいし、酸化剤ガス圧力調整弁の開度を制御してもよいし、これらの制御を併用してもよい。
本開示では、排水弁が気液分離器底部に対して上方となる車両傾斜時は、最初に高い圧力で極力、気液分離器内の貯水量を減らし、その後減圧していくことで、気液分離器内の貯水を排水弁に移動することを抑制し、排水弁表面の液水を効率的に掃気することができ、排水弁周辺に残留する液水が次回氷点下始動時に凍結することを抑制し、氷点下始動時に燃料電池の性能が低下することを抑制することができる。さらに、減圧しながら掃気することにより、大流量での長時間のガスの掃気が必要ないため燃費を良好にすることができ、また、気液分離器内の貯水を完全に掃気する必要がないため、掃気時間の短縮を図ることができる。

１１ 燃料電池
１２ 循環流路
２０ 気液分離器
２１ 排水流路
２２ 排水弁
３０ 燃料ガス供給部
３１ 燃料ガス供給流路
４０ 酸化剤ガス供給部
４１ 酸化剤ガス供給流路
４２ 酸化剤ガス排出流路
５０ 制御部
５１ 合流流路
５２ 掃気弁
６０ 傾斜センサ
１００ 燃料電池システム

Claims (1)

1. 車両に搭載されて用いられる燃料電池システムであって、
   燃料電池と、
   前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
   前記燃料電池の燃料極から排出された燃料オフガスを回収する回収流路と、
   前記回収流路に配置され、前記燃料オフガスを気液に分離する気液分離器と、
   前記気液分離器と接続され、分離後の液水を排水するための排水弁を有する排水流路と、
   前記排水流路の傾斜角を測定する傾斜センサと、
   前記反応ガスの流量を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記燃料電池の発電停止時に、前記傾斜センサが測定した前記排水流路の傾斜角が所定の閾値以上である場合に、前記燃料ガスのガス圧が所定の第１のガス圧から当該第１のガス圧よりも小さい所定の第２のガス圧になるまで減圧しながら掃気することを特徴とする燃料電池システム。

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